Proton Değişim Zarı (PEM)su elektroliz teknolojisi, dalgalanan yenilenebilir enerji kaynaklarıyla doğrudan birleştirilebilirhidrojen üretimiBu yaklaşım yalnızca şebeke güvenliğini sağlamakla kalmaz, aynı zamanda yenilenebilir kaynakların yeniden dağıtımını da mümkün kılar ve bu da onu karbon nötrlüğüne ulaşmak için önemli bir teknolojik temel haline getirir. Ancak, asidik ortam nedeniylePEM su elektrolizi, teknoloji şu anda anot katalizörü olarak asidik koşullar altında kararlı olan değerli bir metal olan iridyuma büyük ölçüde güveniyor. İridyum, yıllık üretimi yalnızca 6-8 ton olan Dünya'daki en nadir kaynaklardan biridir ve kıtlığı, PEM tabanlı hidrojen üretiminin ölçeklendirilmesinde önemli bir zorluk oluşturmaktadır.
Buna yanıt olarak, Ryuhei Nakamura liderliğindeki araştırma ekibi, manganez (Mn) ve iridyum (Ir) arasında özel bir yakınlık keşfetti ve kullanarak son derece kararlı, atomik olarak dağılmış altı değerlikli bir iridyum katalizörü (IrVI-ado) geliştirdi. Bu yeni katalizör, iridyum yüklemesini 0,1 mg/cm²'nin altına düşürürken yüksek aktivite ve kararlılığı koruyor; bu, PEM su elektrolizindeki mevcut iridyum yüklemesinden (2-4 mg/cm²) %95'ten fazla daha düşük. Yaygın olarak kullanılan Ir⁴⁺ katalizörlerle karşılaştırıldığında, bu yeni katalizör daha yüksek bir değerlik durumuna (Ir⁶⁺) sahiptir ve γ-MnO₂ yüzeyinde atomik olarak dağılmıştır. Ir⁶⁺ durumu, iridyumun içsel aktivitesini ve kararlılığını artırırken, atom düzeyindeki dağılım iridyumun neredeyse %100 kullanımına olanak tanır. Ekip, Ir katalizörünün sentezi, yapısal özellikleri ve PEM su elektroliz performansına ilişkin kapsamlı bir analiz gerçekleştirerek, Mn ve Ir arasındaki etkileşimi açıklığa kavuşturdu ve katalizörün PEM elektrolizörlerinde 0,1 mg/cm²'den az iridyum yüklemesiyle üstün performansını gösterdi.
Araştırma bulguları şu şekilde yayınlandı:Bilim" başlığı altında Oksijen Evrim Katalizinde MnO₂ İndirgemesinden Atomik Olarak Dağıtılmış Altı Değerlikli İridyum Oksit." Sorumlu yazarlar Ailong Li ve Ryuhei Nakamura'dır; ilk yazarlar Ailong Li ve Shuang Kong'dur.
